章婧馮勇權(quán)衡

陽(yáng)離子水性聚氨酯對(duì)含滌針織物抗起毛起球整理

章婧馮勇權(quán)衡

制備了具有不同軟硬段含量的陽(yáng)離子水性聚氨酯抗起毛起球整理劑，研究了聚氨酯高分子R值（n-NCO/n-OH）對(duì)含滌針織物抗起毛起球性能的影響，進(jìn)而討論了處理浴pH、處理浴溫度、助劑用量、熱固溫度等應(yīng)用工藝條件。研究結(jié)果表明：適中的n-NCO/n-OH值有助于助劑發(fā)揮出最佳的抗起毛起球效果，陽(yáng)離子水性聚氨酯高分子對(duì)提升滌綸織物抗起毛起球等級(jí)有積極的貢獻(xiàn)，且不明顯惡化織物的手感。

陽(yáng)離子；水性聚氨酯；含滌針織物；抗起毛起球

含滌針織物強(qiáng)力高、抗水性好、手感柔軟，而應(yīng)用廣泛。然而短纖維之間抱合力小、纖維的強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)能力大，特別是耐彎曲疲勞、耐扭轉(zhuǎn)疲勞與耐磨性好，纖維容易滑出織物表面，一旦在表面形成小球后，不容易很快脫落。因此，含滌針織物在使用過(guò)程中的起毛起球現(xiàn)象比較嚴(yán)重，影響美觀，降低其服用性能[1-2]。

水性聚氨酯是一種新型環(huán)保無(wú)甲醛的樹(shù)脂整理劑，它在纖維表面交聯(lián)成膜可減弱纖維滑動(dòng)和減少起毛，同時(shí)，樹(shù)脂均勻交聯(lián)在紗線(xiàn)表層會(huì)使纖維末梢粘附與紗線(xiàn)上，摩擦?xí)r不易起毛、起球[3-4]。本實(shí)驗(yàn)合成了一系列陽(yáng)離子水性聚氨酯產(chǎn)品，用于滌綸織物的抗起球整理，并研究了助劑的應(yīng)用工藝條件及其抗起球性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

1.1.1 主要藥品

聚乙二醇（PEG2000）、聚四氫呋喃二醇（PTMG2000）、甲苯-2,4-二異氰酸酯（TDI）、1,4丁二醇（BDO）、N-丁基二乙醇胺（MEDK）、冰乙酸（分析純）、丙酮（化學(xué)純）。

1.1.2 儀器

PHS-3C（A）精密酸度計(jì)（上海大普儀器有限公司）、SHY-2震蕩水浴鍋（金昌實(shí)驗(yàn)儀器廠）、ADICI-60全自動(dòng)色差儀（京辰泰克儀器術(shù)有限公司）、YG401織物平磨儀（寧波紡織儀器廠）、DHG-9023A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海索普儀器有限公司）。

1.1.3 材料

滌棉螺紋針織物T/C(65/35)

1.2 合成

將聚乙二醇、聚四氫呋喃二醇按一定比例混合后經(jīng)脫水處理，與TDI一起加入3口燒瓶中；80℃下反應(yīng)至體系的－NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到理論值即得預(yù)聚體；在50℃下滴加N-丁基二乙醇胺、1,4-丁二醇的丙酮溶液，滴加完后保溫1h；降溫后加入冰乙酸中和（pH5～7），緩慢加入定量的去離子水，高速攪拌乳化后真空下脫去丙酮，得到陽(yáng)離子聚氨酯乳液。

1.3 織物起毛起球測(cè)試

1.3.1 浸軋?zhí)幚砉に?/p>

配制工作液→浸軋（軋余率80%）→預(yù)烘（100℃）→焙烘（130℃、3 min）。

1.3.2 浸漬處理工藝

配制工作液→浸漬（浴比1:15）→甩干→預(yù)烘（100℃）→焙烘（130℃、3 min）。

1.4 測(cè)試方法

起毛球性能測(cè)試：織物起毛起球?qū)嶒?yàn)方法－馬丁代爾法GB/T4802-1997。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚氨酯軟硬段比例的確定

通過(guò)改變反應(yīng)體系中-NCO基團(tuán)與-OH的摩爾比值，制備出一系列的水性聚氨酯，評(píng)價(jià)n-NCO/n-OH值對(duì)水性聚氨酯抗起毛起球性能的影響。

Table 1 Influences of the values of R(n-NCO/n-OH)on the pilling resistance

隨n-NCO/n-OH的提高，反應(yīng)時(shí)間也隨之增加。同時(shí)，水性聚氨酯乳液粒徑也隨之增大。這是因?yàn)殡S-NCO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，預(yù)聚體中分子鏈段中剛性基團(tuán)（如苯環(huán)、氨基甲酸酯）的含量隨之增加，而醚鍵、脂肪鏈等柔順性鏈段含量降低，從而使聚氨酯分子鏈段運(yùn)動(dòng)受到影響，分子鏈末端距離變大，進(jìn)而分子鏈體積也隨之增加，致使水性聚氨酯難以乳化，乳粒變粗。同時(shí)，過(guò)剩的異氰酸酯基會(huì)在乳化時(shí)與水反應(yīng)生成脲鍵，脲鍵的交聯(lián)性較強(qiáng)，致使產(chǎn)物不容易被剪切分散。

此外，隨n-NCO/n-OH比值的增加，處理后織物的抗起毛起球性性能在一定范圍內(nèi)隨之提高，當(dāng)比例達(dá)到1.98時(shí)織物的手感受到了明顯影響。這是因?yàn)?，水性聚氨酯分子中氨基甲酸酯基產(chǎn)生的氫鍵作用力較強(qiáng)，硬段在水性聚氨酯分子鏈中起到物理交聯(lián)作用。硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，所成膜就具有更好的強(qiáng)度和韌性，織物的耐磨性就會(huì)越好，織物表面產(chǎn)生的毛羽不容易結(jié)成球，抗起毛起球性能得到了顯著的提高。當(dāng)硬段比例過(guò)大時(shí)，處理后織物偏硬，嚴(yán)重影響織物的手感。綜合考慮，n-NCO/n-OH在1.31時(shí)抗起毛起球效果最好。

2.2 滌綸織物抗起球整理工藝探討

2.2.1 浸軋?zhí)幚?/p>

2.2.1.1 處理浴pH的影響

Table 2 Influences of the treatment bath pH on the pilling resistance

由表2可見(jiàn)，在一定范圍內(nèi)，助劑抗起球性能受介質(zhì)酸堿性的影響不大。然而，當(dāng)助劑所處介質(zhì)接近中性到堿性時(shí)，不但大分子的正電性會(huì)被明顯消弱，同時(shí)乳液也會(huì)變得不太穩(wěn)定，不利于助劑大分子在纖維表面的吸附，導(dǎo)致織物的抗起毛起球等級(jí)有所下降，最終選取pH值在6左右。

2.2.1.2 處理浴溫度的影響

Table 3 Influences of the treatment bath temperature on the pilling resistance

不同的處理液溫度對(duì)滌綸抗起毛起球性能的改善有較大影響。

處理液溫度在50℃以下，助劑大分子的擴(kuò)散、滲透較慢，在一定的時(shí)間內(nèi)其對(duì)纖維的吸附量較少，熱固處理后不足以形成連續(xù)皮膜；浸漬處理溫度60℃或以上，吸附可很快達(dá)到平衡。由于吸附為放熱過(guò)程，處理液溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致助劑在纖維上的平衡吸附量下降，不利于形成連續(xù)的皮膜，因此不利于其抗起毛起球性能的提高。就其分子尺寸來(lái)看，采用較低的溫度處理，助劑滲入到紗線(xiàn)和織物各種空隙之中也是比較容易的，升溫對(duì)助劑進(jìn)一步向更加微小的空隙中擴(kuò)散的幫助不大。

綜合考慮到節(jié)能和生產(chǎn)實(shí)踐中的可操控性，處理浴的溫度以50℃比較適宜。

2.2.1.3 助劑用量的影響

Table 4 Influences of dosage of additives on the pilling resistance

助劑用量直接關(guān)系到其在滌綸織物上成膜的連續(xù)性、厚度、強(qiáng)度等，對(duì)織物起毛起球的影響最直接。由表4可知，當(dāng)用量＞30g/L時(shí)，處理織物具有較好的抗起毛起球效果，可將滌綸織物的起球等級(jí)提高到3.5以上，繼續(xù)提高助劑用量，起毛起球等級(jí)不再發(fā)生變化，但是織物的手感會(huì)明顯惡化。因此，選擇助劑用量為40~50g/L。

2.2.1.4 熱固溫度的影響

2.2.1.5

Table 5 Influences of heat treatment temperature on the pilling resistance

隨熱處理溫度的升高，聚氨酯成膜狀態(tài)越好，紡織品的抗起毛起球能力自然越高。當(dāng)溫度為90-100℃時(shí)，織物的抗起毛起球效果達(dá)到最佳。然而，過(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致成膜粗糙，抗起毛起球能力反而變差?？紤]到實(shí)際的可操控性，熱處理溫度為100℃左右比較適宜。

綜上，處理液pH6.0、處理溫度50℃、助劑用量40g/L對(duì)滌綸織物進(jìn)行整理，熱固處理溫度為100℃、3min，可使織物的抗起毛起球等級(jí)從1.5級(jí)提高到3.5級(jí)，且滌綸織物的手感不受到影響。

2.2.2 浸漬處理

2.2.2.1 處理液pH值

Table 6 Influences of the treatment bath pH on the pilling resistance

正如2.2.1.1中的分析：隨處理浴pH值的提高，起毛起球等級(jí)不再升高，處理液偏堿性時(shí)，起毛起球等級(jí)反而降低。

2.2.2.2 助劑用量的影響

Table 7 Influences of dosage of additives on the pilling resistance

與浸軋工藝相同，織物抗起毛起球等級(jí)的提升，存在一個(gè)最佳的助劑用量。當(dāng)助劑用量達(dá)到8%時(shí)，熱固處理后助劑在織物表面成膜更加致密、連續(xù)，能將短纖維包覆，掩蓋了纖維和紗線(xiàn)的結(jié)構(gòu)缺陷，同時(shí)部分地消除了纖維之間的滑動(dòng)摩擦，提高了抗起毛起球等級(jí)。助劑用量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致熱固后助劑在纖維表面成膜不連續(xù)，助劑用量過(guò)高導(dǎo)致助劑在纖維表面堆積，成膜不連續(xù)、粗糙、手感差，不利于抗起毛起球性能的提高。

綜合考慮，助劑用量為8%比較合適。

2.2.2.3 浸漬溫度的影響

Table 8 Influences of the dipping temperature on the pilling resistance

由表8可知，浸漬溫度的提高使處理后織物的起毛起球等級(jí)隨之提高。40℃織物的起毛起球等級(jí)達(dá)到3.0，但繼續(xù)提高溫度、整理效果不再改變，因此確定40℃為最佳浸漬溫度。

2.2.2.4 浸漬時(shí)間的影響

Table 9 Influences of the dipping time on the pilling resistance

從表9可知，浸漬40 min可使織物的起毛起球等級(jí)達(dá)到3.5級(jí)，且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，整理效果不再改變，浸漬時(shí)間長(zhǎng)可使整理劑在織物上充分吸附，但整理劑在織物與處理液中分布達(dá)到平衡后，就不再繼續(xù)向織物上吸附，整理效果也就不再提高。因此，確定浸漬時(shí)間是40min。

綜上，助劑用量為8%（o.m.f）、處理液pH值6、浸漬溫度40℃、浸漬時(shí)間40min，然后在130℃烘焙3min，可使織物的起毛起球等級(jí)從1.5提高到3.0且織物的手感不受影響。

3 結(jié)論

1）隨 n-NCO/n-OH比值的增大，處理后織物的抗起毛起球性性能在一定范圍內(nèi)隨之提高，可以從2.0提高到3.5。

2）浸軋工藝條件下，pH6-7、處理溫度50℃、助劑用量40g/L、熱固條件100℃×3min，可使織物起毛起球等級(jí)從1.5提高到3.5級(jí)，且織物的手感不受影響。

3）浸漬工藝條件下，助劑用量為8%（o.m.f）、處理液 pH6、浸漬溫度40℃、浸漬時(shí)間40min、熱固條件130℃×3min，可使織物的起毛起球等級(jí)從1.5提高到3.0且織物的手感不受影響。

4）滌綸抗起毛起球工藝中，浸軋工藝優(yōu)于浸漬工藝。

[1]馬倉(cāng).滌綸織物的抗起毛起球技術(shù)[J].染整技術(shù),2006,28(5):48-50.

[2]陸書(shū)朋,丁可,葛宇光.抗起毛起球滌綸的研制及對(duì)抗起球織物性能的評(píng)價(jià)[J].合成纖維,1989,18(6):39-43.

[3]張平祿,張嘉璇.織物抗起毛起球新技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].紡織與設(shè)計(jì),2008,11(11):93-95.

[4]施劍,毛志平,潘強(qiáng).滌棉針織物抗起毛起球整理[J].印染助劑,2006,23(6):27-30.

（責(zé)任編輯：田 犇）

On Anti-Pilling Finishing of Polyester Knitted Fabrics with Cationic Aqueous Polyurethane

ZHANG Jing FENG Yong QUAN Heng

TS195.19

C

1674-2346(2014)01-0011-05

10.3969/j.issn.1674-2346.2014.01.003

2013-10-14

章婧，女，武漢紡織大學(xué)，碩士研究生。研究方向：紡織品印染工藝、高分子印染助劑（湖北武漢430073）